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摘要：“59-701”微机数据处理系统软件是为59型探空仪、701型测风雷达系统高空气象探测数据专门设计的，是我国使用于高空气象探测业务较早的自动化系统软件。对“59-701”微机数据处理系统软件多年使用发现的问题进行了系统的总结，分析存在问题的原因，从而提出值班员在处理记录时应注意的事项，以保证业务质量。
关键词：高空气象；系统软件；问题；原因；注意事项
该软件比较完善，运行稳定，自动化程度较高，将探空员从抄收探空讯号，连接压、温、湿曲线，数据读取处理，特性层的选取等一系列繁琐手工劳动中解放出来。该软件通过“59-701”综合处理器实现了探空电码的自动接收，并实时存盘。能够自动判断探空仪基值测定是否合格；实时处理高空压、温、湿和高空风观测数据；对高空压、温、湿3条曲线自动进行分段多项式拟合；自动求取各规定等压面、零度层要素；自动选择对流层顶、特性层、最大风层等，并求取其要素值；自动计算量得风层及内插各规定层风向风速；自动打印探空及测风记录表；具有自动处理缺测、气球下沉等特殊情况记录的功能。从而避免了许多手工整理记录的人为误差，大大提高了高空气象资料的准确性和时效性。
1 存在的问题
1.1 探空记录
①地面温度高于0 ℃且接近0 ℃（0.1～0.3 ℃）时，所选取的零度层气压值、高度值往往与地面的气压、海拔高度相同；②零度层气压小数四舍五入后有高于地面气压的现象。如：地面温度为0.1 ℃，气压为1 019.4 hPa，零度层气压应最多为1 019 hPa，但程序输出的资料却为1 020 hPa；③对流层顶温度高于相邻下层温度，即：对流层顶未选在温度垂直递减率开始≤2 ℃/km的高度最低气层。如：对流层顶气压为199 hPa温度为-62.8 ℃，而200 hPa的温度为-63.0 ℃。
1.2 测风记录
①测风记录高于探空记录时，终止规定等压面的风能按综合测风处理，而有些低于探空终止层的规定高度上的风却不能按综合测风方式计算。如：因升速超，探空终止在20 hPa、58.9分、26 800 m，之后为单独测风方式。那么26 800 m为实际综合探测所得，20 hPa的风程序是用综合测风方式计算的，规定高度26 000 m及以下的风也应为综合测风方式，但程序却将26 000 m的风按单独测风方式处理计算。②当上、下量得风层风向差180°（±3°）且上、下量得风层的风向变化无规律可循时，不能按规定作代替处理。
1.3 数据传输、报表打印
1：00记录PC-1500计算机内测风数据无法向探空主机传输；不能打印1：00综合探测月报表。
2 原因分析
2.1 探空记录
该软件在计算、整理探空记录时进行了“59型探空仪系统偏差综合订正”，其中包括59型探空仪气压校准线修正；59型探空仪温度辐射误差的严格订正；59型探空仪温度数据的滞后订正；探空仪机身影响引起的温度误差订正。
（1）59型探空仪气压校准线修正。修正公式如下：
由气压求符号时，先进行气压订正，订正后的气压计算符号，Np=F（P-？驻P）。由氣压符号求气压时，求得的气压再进行误差订正，P=F（N）+？驻P。
（2）59型探空仪温度辐射误差的严格订正。公式如下：
（3）59型探空仪温度数据的滞后订正。温度滞后系数λ59用下列公式计算：
温度滞后误差为温度滞后系数乘平均温度变化率，即：
平均温度变化率为上下等压面温度差除以上下等压面时间差。
（4）探空仪机身影响引起的温度误差订正。公式如下：
其中，P为气压，T（0）为地面温度，Tmin为本次观测到的最低温度。
前面所说的探空记录问题是受“59型探空仪系统偏差综合订正”影响造成。当地面温度为0.1～0.3 ℃时，程序首先判断该时次有零度层，然后时温曲线以1 s为步长向上连线，先计算出规定等压面数据再计算零度层的位置。而此时的零度层是经过了基测变量订正后，再进行温度辐射误差、温度滞后误差、探空仪机身影响引起的温度误差3项订正，这3项订正只有探空仪升空后才有，且为负数。而地面温度是不需要进行这3项订正的，造成地面温度在0.1～0.3 ℃时探空记录零度层的时间与地面重合，气压、海拔高度均与地面相同。当地面温度为0.1 ℃，气压为1 019.4 hPa时，程序输出的零度层资料却为1 020 hPa。由于上述3项订正使零度层位置下移，与地面重合，程序在计算零度层气压值时，用零度层时间（0.0分）在时压曲线上求取，只能为1 019.4 hPa。但该气压值是由气压符号求得的，即探空仪测得，程序还要对该值进行“59型探空仪气压校准线修正”，由公式：
求得
对流层顶温度高于相邻下层温度，是由于先在时温曲线上选取了对流层顶，再进行上述3项温度订正，而温度订正值与探空仪瞬时升速、气压有很大的关系，造成上层温度高于下层温度。
2.2 测风记录
（1）测风记录高于探空记录时，终止规定等压面的风能按综合测风处理，而有些低于探空终止层的规定高度上的风却不能按综合测风方式计算。这是由于在计算规定高度层的风时，程序将综合测风的量得风层终止在了探空终止分钟与前一相应分钟所计算的量得风层的高度上，但测风记录量得风层的计算不受探空记录的影响。如：因升速超，探空终止在20 hPa，58.9分，26 800 m，之后为单独测风方式。那么26 800 m为实际综合探测所得，20 hPa的风程序是用综合测风方式计算的，规定高度26 000 m及以下的风也应为综合测风方式，但程序在计算规定高度层风时将综合探测终止高度确定在56分的量得风层（由58分与54分计算）高度（假如为25 480 m）上，造成26 000 m的风按单独测风方式处理计算。 （2）01时PC-1500计算机内测风数据无法向探空主机传输，是因为PC-1500计算机程序第110行将1：00测风记录定为单独测方式，综合探测记录不接收单测风数据。如下：110：IF A<5 LET FA=4，A为放球时间的小时取整，FA为测风方式。
（3）1：00综合探测月报表不打印，是因程序在整理报表打印模式时将1：00和13：00记录作为同一个记录进行整理，13：00记录结果文件不存在则不予整理。可在备份微机上将1：00记录结果文件名（即B文件）全部改为8：00或20：00的文件名，进行打印模式整理，再将得到的报表文件名改为1：00的文件名，进行打印。或者在台站参数中将13：00同时设置为综合探测。
3 值班中应注意的事项
①因实时处理是分段曲线拟合，与整份记录的连线整理可能会存在一定的差别，故探空记录结束后应使用“探空记录重新整理”功能对探空记录进行重新整理，再输出报文和高表；②由于操作或其他原因引起程序整理记录时所使用的订正值有误，在发报前要手工查取各要素地面符号，与程序计算的地面符号比较，其差值不应超过0.3个符号，否则要查找原因；③注意检查零度層、特性层、对流层顶、大风等位置与规定等压面及其相互之间有无时空上的矛盾，对对流层顶是否被选为特性层；④实时探测过程中如对检定证进行了修改则一定要从基测开始整理记录，以便程序调入修改后的检定证数据；⑤测风记录注意检查大风的选取是否正确；规定层风的代替情况；风向过南过北的判断情况；测风高度高于探空终止高度时的规定高度层风的计算情况；无斜距测风时，测风编报指示码是否正确。
4 结语
随着科学技术的发展，大气探测的自动化水平越来越高，但任何程序软件的设计都必须以气象观测规范为准绳，必须符合规范的要求，编程人员对一些特殊情况、特殊记录有可能从未遇到过或难以想象的到，造成处理结果与规范不符。这就要求测报员必须熟悉、熟知业务规范，同时还要有高度的工作责任心，保证气象资料的准确性、代表性、比较性，最终提高气象服务质量[5-7]。
参考文献：
[1]河南省气象设施和气象探测环境保护办法[J].河南省人民政府公民，2012（5）：3-6. [2]中国气象局监测网络司.高空气象探测手册“59-701”微机数据处理系统部分[M].北京：气象出版社，2001.
[3]杨瑛.高空气象探测“59-701”微机数据处理系统使用体会[J].甘肃科技，2000（6）：47.
[4]许正旭.59-701高空探测微机处理系统软、硬件及其维护[J].青海科技，2000（4）：39-43.
[5]陈卫.浅析影响高空气象探测高度的因素及应对措施[J].气象研究与应用，2014，35（A01）：69-71.
[6]韦肖林，韦振华，黎洁波.恶劣天气条件下高空气象探测技术探讨[J].气象研究与应用，2014，35（A01）：54-56.
代码：F2016032；
基金项目：
基于神经网络的高空气象数据处理方法研究
关键词：高空气象；系统软件；问题；原因；注意事项
该软件比较完善，运行稳定，自动化程度较高，将探空员从抄收探空讯号，连接压、温、湿曲线，数据读取处理，特性层的选取等一系列繁琐手工劳动中解放出来。该软件通过“59-701”综合处理器实现了探空电码的自动接收，并实时存盘。能够自动判断探空仪基值测定是否合格；实时处理高空压、温、湿和高空风观测数据；对高空压、温、湿3条曲线自动进行分段多项式拟合；自动求取各规定等压面、零度层要素；自动选择对流层顶、特性层、最大风层等，并求取其要素值；自动计算量得风层及内插各规定层风向风速；自动打印探空及测风记录表；具有自动处理缺测、气球下沉等特殊情况记录的功能。从而避免了许多手工整理记录的人为误差，大大提高了高空气象资料的准确性和时效性。
1 存在的问题
1.1 探空记录
①地面温度高于0 ℃且接近0 ℃（0.1～0.3 ℃）时，所选取的零度层气压值、高度值往往与地面的气压、海拔高度相同；②零度层气压小数四舍五入后有高于地面气压的现象。如：地面温度为0.1 ℃，气压为1 019.4 hPa，零度层气压应最多为1 019 hPa，但程序输出的资料却为1 020 hPa；③对流层顶温度高于相邻下层温度，即：对流层顶未选在温度垂直递减率开始≤2 ℃/km的高度最低气层。如：对流层顶气压为199 hPa温度为-62.8 ℃，而200 hPa的温度为-63.0 ℃。
1.2 测风记录
①测风记录高于探空记录时，终止规定等压面的风能按综合测风处理，而有些低于探空终止层的规定高度上的风却不能按综合测风方式计算。如：因升速超，探空终止在20 hPa、58.9分、26 800 m，之后为单独测风方式。那么26 800 m为实际综合探测所得，20 hPa的风程序是用综合测风方式计算的，规定高度26 000 m及以下的风也应为综合测风方式，但程序却将26 000 m的风按单独测风方式处理计算。②当上、下量得风层风向差180°（±3°）且上、下量得风层的风向变化无规律可循时，不能按规定作代替处理。
1.3 数据传输、报表打印
1：00记录PC-1500计算机内测风数据无法向探空主机传输；不能打印1：00综合探测月报表。
2 原因分析
2.1 探空记录
该软件在计算、整理探空记录时进行了“59型探空仪系统偏差综合订正”，其中包括59型探空仪气压校准线修正；59型探空仪温度辐射误差的严格订正；59型探空仪温度数据的滞后订正；探空仪机身影响引起的温度误差订正。
（1）59型探空仪气压校准线修正。修正公式如下：
由气压求符号时，先进行气压订正，订正后的气压计算符号，Np=F（P-？驻P）。由氣压符号求气压时，求得的气压再进行误差订正，P=F（N）+？驻P。
（2）59型探空仪温度辐射误差的严格订正。公式如下：
（3）59型探空仪温度数据的滞后订正。温度滞后系数λ59用下列公式计算：
温度滞后误差为温度滞后系数乘平均温度变化率，即：
平均温度变化率为上下等压面温度差除以上下等压面时间差。
（4）探空仪机身影响引起的温度误差订正。公式如下：
其中，P为气压，T（0）为地面温度，Tmin为本次观测到的最低温度。
前面所说的探空记录问题是受“59型探空仪系统偏差综合订正”影响造成。当地面温度为0.1～0.3 ℃时，程序首先判断该时次有零度层，然后时温曲线以1 s为步长向上连线，先计算出规定等压面数据再计算零度层的位置。而此时的零度层是经过了基测变量订正后，再进行温度辐射误差、温度滞后误差、探空仪机身影响引起的温度误差3项订正，这3项订正只有探空仪升空后才有，且为负数。而地面温度是不需要进行这3项订正的，造成地面温度在0.1～0.3 ℃时探空记录零度层的时间与地面重合，气压、海拔高度均与地面相同。当地面温度为0.1 ℃，气压为1 019.4 hPa时，程序输出的零度层资料却为1 020 hPa。由于上述3项订正使零度层位置下移，与地面重合，程序在计算零度层气压值时，用零度层时间（0.0分）在时压曲线上求取，只能为1 019.4 hPa。但该气压值是由气压符号求得的，即探空仪测得，程序还要对该值进行“59型探空仪气压校准线修正”，由公式：
求得
对流层顶温度高于相邻下层温度，是由于先在时温曲线上选取了对流层顶，再进行上述3项温度订正，而温度订正值与探空仪瞬时升速、气压有很大的关系，造成上层温度高于下层温度。
2.2 测风记录
（1）测风记录高于探空记录时，终止规定等压面的风能按综合测风处理，而有些低于探空终止层的规定高度上的风却不能按综合测风方式计算。这是由于在计算规定高度层的风时，程序将综合测风的量得风层终止在了探空终止分钟与前一相应分钟所计算的量得风层的高度上，但测风记录量得风层的计算不受探空记录的影响。如：因升速超，探空终止在20 hPa，58.9分，26 800 m，之后为单独测风方式。那么26 800 m为实际综合探测所得，20 hPa的风程序是用综合测风方式计算的，规定高度26 000 m及以下的风也应为综合测风方式，但程序在计算规定高度层风时将综合探测终止高度确定在56分的量得风层（由58分与54分计算）高度（假如为25 480 m）上，造成26 000 m的风按单独测风方式处理计算。 （2）01时PC-1500计算机内测风数据无法向探空主机传输，是因为PC-1500计算机程序第110行将1：00测风记录定为单独测方式，综合探测记录不接收单测风数据。如下：110：IF A<5 LET FA=4，A为放球时间的小时取整，FA为测风方式。
（3）1：00综合探测月报表不打印，是因程序在整理报表打印模式时将1：00和13：00记录作为同一个记录进行整理，13：00记录结果文件不存在则不予整理。可在备份微机上将1：00记录结果文件名（即B文件）全部改为8：00或20：00的文件名，进行打印模式整理，再将得到的报表文件名改为1：00的文件名，进行打印。或者在台站参数中将13：00同时设置为综合探测。
3 值班中应注意的事项
①因实时处理是分段曲线拟合，与整份记录的连线整理可能会存在一定的差别，故探空记录结束后应使用“探空记录重新整理”功能对探空记录进行重新整理，再输出报文和高表；②由于操作或其他原因引起程序整理记录时所使用的订正值有误，在发报前要手工查取各要素地面符号，与程序计算的地面符号比较，其差值不应超过0.3个符号，否则要查找原因；③注意检查零度層、特性层、对流层顶、大风等位置与规定等压面及其相互之间有无时空上的矛盾，对对流层顶是否被选为特性层；④实时探测过程中如对检定证进行了修改则一定要从基测开始整理记录，以便程序调入修改后的检定证数据；⑤测风记录注意检查大风的选取是否正确；规定层风的代替情况；风向过南过北的判断情况；测风高度高于探空终止高度时的规定高度层风的计算情况；无斜距测风时，测风编报指示码是否正确。
4 结语
随着科学技术的发展，大气探测的自动化水平越来越高，但任何程序软件的设计都必须以气象观测规范为准绳，必须符合规范的要求，编程人员对一些特殊情况、特殊记录有可能从未遇到过或难以想象的到，造成处理结果与规范不符。这就要求测报员必须熟悉、熟知业务规范，同时还要有高度的工作责任心，保证气象资料的准确性、代表性、比较性，最终提高气象服务质量[5-7]。
参考文献：
[1]河南省气象设施和气象探测环境保护办法[J].河南省人民政府公民，2012（5）：3-6. [2]中国气象局监测网络司.高空气象探测手册“59-701”微机数据处理系统部分[M].北京：气象出版社，2001.
[3]杨瑛.高空气象探测“59-701”微机数据处理系统使用体会[J].甘肃科技，2000（6）：47.
[4]许正旭.59-701高空探测微机处理系统软、硬件及其维护[J].青海科技，2000（4）：39-43.
[5]陈卫.浅析影响高空气象探测高度的因素及应对措施[J].气象研究与应用，2014，35（A01）：69-71.
[6]韦肖林，韦振华，黎洁波.恶劣天气条件下高空气象探测技术探讨[J].气象研究与应用，2014，35（A01）：54-56.
代码：F2016032；
基金项目：
基于神经网络的高空气象数据处理方法研究